Американские ученые разработали технологию 3D-печати прямо внутри тела с помощью ультразвука, сообщает Science. Метод DISP (Deep-tissue In vivo Sound Printing — «глубокая тканевая звуковая печать in vivo») позволяет формировать биоматериалы в живых тканях без операций и разрезов.
В основе метода — специальные биочернила, которые вводятся инъекционно. Они состоят из полимерных цепей и сшивающих агентов, заключенных в липосомы — микроскопические капсулы с оболочкой, чувствительной к нагреву. При локальном повышении температуры до 41,7°C липосомы разрушаются, высвобождая содержимое. Это запускает процесс полимеризации — жидкость превращается в прочный и безопасный для организма гидрогель. Нагрев строго ограниченной области создается сфокусированным ультразвуковым лучом. В отличие от инфракрасного света, использовавшегося ранее, ультразвук способен проникать глубоко — в мышцы и внутренние органы. Это открывает новые возможности для восстановления тканей и точечной доставки препаратов.
В испытаниях на мышах и кроликах ученые успешно напечатали сложные структуры — звезды, капли и даже фрагменты искусственной ткани — на глубине до 4 см под кожей. Биочернила с химиотерапевтическим препаратом (доксорубицином) показали значительно большую эффективность против клеток рака мочевого пузыря по сравнению с обычной инъекцией. Вещество высвобождалось медленно, постепенно разрушая опухоль.
DISP также позволяет создавать проводящие структуры с использованием углеродных нанотрубок и серебра. Такие элементы можно применять для внутренних датчиков и электронных имплантов. Все компоненты технологии показали высокую биосовместимость — токсичности не выявлено, а избыточные чернила выводятся из организма в течение недели.
Следующий этап — испытания на более крупных животных, а затем, возможно, и на людях. В будущем исследователи планируют использовать искусственный интеллект для точной печати даже в движущихся органах, например, в бьющемся сердце.
Ранее Наука Mail рассказала о том, как в США создали живую ткань из коллагена для терапии диабета.